自保溫剪力墻抗震性能試驗研究

浙江新昌建筑業管理局 新昌 312500

摘要：高層剪力墻結構的節能保溫一直沒有得到較好的解決，本文提出一種集承重與節能為一體的新型剪力墻結構體系—點連接自保溫節能剪力墻結構。通過三片點連接自保溫剪力墻體在水平低周反復荷載作用下的試驗，考察了結構的裂縫開展、受力全過程和破壞形態，分析了節能剪力墻體的變形性能、延性、耗能能力等抗震性能，探討了螺栓點連接的可靠性和受力機理。研究結果表明：點連接自保溫剪力墻結構體系結構安全可靠、受力性能良好，在水平低周反復荷載作用下，外側預制混凝土模板不會發生脫落、分離、倒塌破壞，證明了螺栓點連接是一種有效的連接方式，可以保證現澆主體混凝土剪力墻與外側預制混凝土板形成整體，一起共同工作。為點連接自保溫節能剪力墻結構體系的工程應用提供依據。

關鍵詞：點連接；自保溫；節能；復合剪力墻體；抗震性能

前言

我國從二十世紀八十年代開始提倡墻體改革和建筑節能，鑒于我國能源緊張的狀況，墻體改革和建筑節能是建筑業實現可持續發展的必由之路，住宅體系的墻改及節能的改革力度有待進一步加大。目前，工業發達國家新型墻體材料已占整個墻體材料的60%～90%，新建住宅80%～100%采用高效保溫材料，以達到規范規定的隔熱節能保溫標準。而我國目前的建筑節能標準仍能較低，且大部分新建住宅達不到國家節能標準。

當前，我國高層剪力墻住宅結構體系隔熱節能保溫主要采用外墻外貼外保溫方法，不易滿足當前國家房屋主體結構節能50%的要求，在2010年要達到住宅建筑節能設計65%的標準更加困難。而且外貼聚苯保溫材料的安全性與耐久性較差，存在一定的安全隱患[1-6]。

為此，本文提出一種新型節能復合剪力墻結構體系——點連接自保溫節能復合剪力墻結構體系。該體系由預制混凝土板、聚苯乙烯泡沫及現澆主體剪力墻組成，采用高效保溫隔熱的聚苯材料作保溫層，普通現澆混凝土剪力墻作為承重層，將承重與節能集為一體，外側預制混凝土板在施工時作為模板，使用階段作為圍護結構。為探討點連接自保溫節能復合剪力墻結構體系的受力機理和破壞形態，為其工程應用提供試驗依據，本文進行了3片點連接自保溫節能復合剪力墻體在水平低周反復荷載作用下的試驗研究。

1 點連接自保溫節能剪力墻結構體系

我國目前大部分新建建筑節能標準達不到國家隔熱節能保溫標準，原因有很多，其主要因素是國內很多節能技術尚未成熟，特別是采用高效保溫隔熱的聚苯材料作保溫層，將承重與節能集為一體的結構體系缺乏。

點連接自保溫節能剪力墻結構體系將承重結構，圍護結構和隔熱保溫措施合成一體，由預制混凝土平板、現澆混凝土剪力墻、聚苯乙烯泡沫板組成。該體系內有聚苯乙烯泡沫板，因此具有較強的保溫隔熱功能，而且可以根據需要自由調節聚苯乙烯泡沫板的厚度，滿足不同的節能要求。外側混凝土預制板在施工時作為現澆混凝土剪力墻的室外一側的永久性模板，通過水平螺桿與現澆混凝土剪力墻連接，如圖1所示。

點連接有復合層的混凝土疊合剪力墻結構體系適宜作為自保溫混凝土高層和超高層房屋的豎向結構。該體系從受力結構形式來講，應歸屬于剪力墻結構。其所承受的水平力（地震作用、風荷載等）及大部分豎向荷載（結構自重、使用荷載、雪荷載等）主要由現澆主體剪力墻來承擔。預制板能夠承受一部分豎向荷載，且對現澆剪力墻的穩定性及高厚比驗算有一定的幫助。

圖1 點連接自保溫節能剪力墻示意圖

2試驗概況

2.1 試件設計與制作

共制作了3片點連接式復合剪力墻體，分別模擬高層住宅頂層墻體和底層墻體，按1：1.5比例縮尺，分別編號為JLQ-1、JLQ-2和JLQ-3。其中JLQ-1、JLQ-2模擬底層墻體，施加了豎向荷載，JLQ-3模擬頂層墻體，沒有施加豎向荷載，JLQ-1、JLQ-3為不帶窗洞剪力墻，JLQ-2為帶窗洞剪力墻，洞口尺寸為800mm×800mm，洞口四周各加配2根直徑為16的HRB335加強鋼筋，所有試件頂部設一道200mm×350mm的連梁，將現澆主體混凝土剪力墻和外側預制混凝土板聯系在一起。現澆主體混凝土剪力墻和外側預制混凝土板之間通過螺桿連接，螺桿直徑為8mm，螺桿間距為500mm。試件具體情況詳見表1，試件具體尺寸及配筋詳見圖2。試件制作模型如圖3所示。

表 1 試件具體情況

試件

編號類 別尺寸/mm

（寬、高、厚）水平

分布筋豎向

分布筋暗柱

鋼筋暗梁

鋼筋

JLQ-1未開洞墻2200×1700×2008@1508@1501012

JLQ-2開洞墻2200×1700×2008@1508@1501012

JLQ-3未開洞墻2200×1700×2008@1508@1501012

2.2 材料力學性能試驗

在制作試驗試件的同時制作材料試樣，在墻體實驗的同時進行基本力學性能試驗，測試試驗材料的力學性能。具體材料力學性能結果見表2。

表2 材料力學性能試驗結果

材料類別混凝土鋼 筋螺 桿

681012

屈服強度 /MPa 267295355397287

極限強度 /MPa31.26386420475484403

（a）JLQ-1、JLQ-3

（b）JLQ-2

圖2 試件尺寸及配筋圖

2.3 試驗裝置、加載制度及測試內容